ძირითადი განსხვავება - ანიონური და კატიონური პოლიმერიზაცია
ანიონური პოლიმერიზაცია და კათიონური პოლიმერიზაცია არის ჯაჭვის ზრდის პოლიმერიზაციის რეაქციების ორი ტიპი, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის პოლიმერების სინთეზისთვის. ორივე რეაქციას აქვს იგივე რეაქციის მექანიზმი, მაგრამ რეაქციის ინიციატორი განსხვავებულია. ანიონური პოლიმერიზაციის რეაქციები იწყება აქტიური ანიონური სახეობებით, ხოლო კათიონური პოლიმერიზაციის რეაქციები იწყება აქტიური კათიონური სახეობებით. ეს არის მთავარი განსხვავება ანიონურ და კატიონურ პოლიმერიზაციას შორის. ორივე ეს პოლიმერიზაციის რეაქცია მგრძნობიარეა გამოყენებული გამხსნელის მიმართ.
რა არის ანიონური პოლიმერიზაცია?
ანიონური პოლიმერიზაცია არის ჯაჭვური ზრდის რეაქცია, რომელიც იწყება ანიონით. ანიონურ პოლიმერიზაციაში გამოიყენება რამდენიმე სხვადასხვა ტიპის ინიციატორი. რეაქციების ეს სერია ხდება სამ ეტაპად: დაწყება, ჯაჭვის გავრცელება და ჯაჭვის შეწყვეტა. ეს პოლიმერიზაციის რეაქციები იწყება მონომერის ორმაგი ბმის ნუკლეოფილური მიმატებით. ამიტომ, რეაქციაში გამოყენებული ინიციატორი უნდა იყოს ნუკლეოფილი.
დაწყება ძლიერი ანიონის მეშვეობით
რა არის კათიონური პოლიმერიზაცია?
კათიონური პოლიმერიზაცია შეიძლება ჩაითვალოს ჯაჭვის ზრდის პოლიმერიზაციის რეაქციების სხვა კატეგორიად. კატიონი იწყებს ამ რეაქციას მისი მუხტის მონომერზე გადატანით, რაც შემდეგ იწვევს უფრო რეაქტიული სახეობის წარმოქმნას.შემდეგი, რეაქტიული მონომერი ანალოგიურად რეაგირებს სხვა მონომერებთან პოლიმერის წარმოქმნით. არსებობს მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობის მონომერები, რომლებსაც შეუძლიათ გააადვილონ კათიონური პოლიმერიზაციის ჯაჭვური რეაქცია. ოლეფინები, რომლებიც შეიცავს ელექტრონის შემცვლელებს და ჰეტეროციკლებს, შესაფერისია ამ ტიპის რეაქციებისთვის.
დაწყება პროტური მჟავებით
რა განსხვავებაა ანიონურ და კატიონურ პოლიმერიზაციას შორის?
ინიციატორებისა და მონომერების მაგალითები:
მონომერები:
ანიონური პოლიმერიზაცია: ანიონური პოლიმერიზაცია ხდება მონომერებით, რომლებსაც აქვთ ელექტრონის ამომყვანი ჯგუფები, როგორიცაა ნიტრილი, კარბოქსილი, ფენილი და ვინილი.
კათიონური პოლიმერიზაცია: ალკენები, რომლებსაც აქვთ ალკოქსი, ფენილი, ვინილი და 1, 1-დიალკილის შემცვლელები კათიონურ პოლიმერიზაციაში გამოყენებული მონომერების რამდენიმე მაგალითი.
ინიციატორები:
ანიონური პოლიმერიზაცია: ნუკლეოფილებს, როგორიცაა ჰიდროქსიდი, ალკოქსიდი, ციანიდი ან კარბანიონი, შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც ინიციატორები ანიონურ პოლიმერიზაციაში. კარბანიონი შეიძლება წარმოიშვას ორგანული მეტალის სახეობებისგან, როგორიცაა ალკილის ლითიუმი ან გრიგნარდის რეაგენტი.
კათიონური პოლიმერიზაცია: ელექტროფილური აგენტები, როგორიცაა ჰალოჰიდრული მჟავები (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) არის ინიციატორების ერთი ჯგუფი, რომელიც გამოიყენება კათიონური პოლიმერიზაციის რეაქციებში. გარდა ამისა, ლუისის მჟავებს (ელექტრონის მიმღებები) და ნაერთებს, რომლებსაც შეუძლიათ ნახშირბადის იონების წარმოქმნა, ასევე შეუძლიათ პოლიმერიზაციის დაწყება. ლუისის მჟავების მაგალითებია AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 და I2 თუმცა, ლუისის მჟავებს სჭირდებათ თანაინიციატორი, როგორიცაა H 2O ან ორგანული ჰალოგენური ნაერთი.
მექანიზმი:
ანიონური პოლიმერიზაცია: ანიონურ პოლიმერიზაციას სჭირდება ინიციატორი რეაქციის დასაწყებად და მონომერი პოლიმერის შესაქმნელად.ამ შემთხვევაში, რეაქტიული ანიონური სახეობა იწყებს რეაქციას მონომერთან რეაქციით. შედეგად მიღებული მონომერი არის კარბანიონი, რომელიც შემდეგ რეაგირებს სხვა მონომერთან ახალი კარბანიონის წარმოქმნით. რეაქცია მიმდინარეობს მზარდი ჯაჭვის მონომერის დამატებით იმავე გზით და ეს წარმოქმნის პოლიმერულ ჯაჭვს. ამას ჰქვია "ჯაჭვის გამრავლება".
კათიონური პოლიმერიზაცია: რეაქტიული კათიონური სახეობა იწყებს რეაქციას შებოჭვით და მისი მუხტის მონომერზე გადატანით. შედეგად მიღებული რეაქტიული მონომერი რეაგირებს სხვა მონომერთან და წარმოქმნის პოლიმერს ისევე, როგორც ანიონურ პოლიმერიზაციაში.
რეაქციის სიხშირე:
ანიონური პოლიმერიზაცია: ანიონური პოლიმერიზაციის რეაქციების სიჩქარე შედარებით ნელია, ვიდრე კათიონური პოლიმერიზაციის რეაქციები, რადგან ანიონურ ინიციატორზე უარყოფითი მუხტი შეიძლება დასტაბილურდეს რამდენიმე სხვა ფაქტორით. როდესაც ეს იონები სტაბილურია, ისინი ნაკლებად რეაქტიული გახდებიან.
კათიონური პოლიმერიზაცია: კათიონური პოლიმერიზაციის რეაქციების სიჩქარე შედარებით უფრო სწრაფია, ვიდრე ანიონური პოლიმერიზაციის რეაქციები, რადგან კათიონური ინიციატორი ძალიან რეაქტიულია, ძნელად კონტროლირებადი და სტაბილიზირებული.
აპლიკაციები:
ანიონური პოლიმერიზაცია: ანიონური პოლიმერიზაცია გამოიყენება ზოგიერთი მნიშვნელოვანი მასალის დასამზადებლად, როგორიცაა პოლიდიენური სინთეზური რეზინები, ხსნარი სტირონი/ბუტადიენის რეზინები (SBR) და სტირონის თერმოპლასტიკური ელასტომერები.
კათიონური პოლიმერიზაცია: კათიონური პოლიმერიზაცია გამოიყენება პოლიიზობუტილენის (გამოიყენება შიდა მილებში) და პოლი (N-ვინილკარბაზოლის) (PVK) წარმოებაში.
